智能高分子材料ppt课件

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1、智能高分子凝胶的研究与应用何为智能高分子凝胶？能高分子凝胶是一种随环境的变化而相应变化的高分子材料，它是物理或化学方法交联形成的三维网络结构，目前国内外制备智能高分子凝胶主要包括物理交联和化学交联方法，由于其对周围环境具有响应特性，所以，在力学，电磁学，生物学以及光电学领域得到了广泛的研究。智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取相应对策的高分子材料。它在受外界环境因素如温度、压力、电场、溶剂等的作用下，能够产生有效响

2、应的智能高分子自身性质，如相变、形状、光学、力学、电场和表面积等变化。对智能高分子材料的研究涉及众多的基础理论研究，有很多的成果已在高科技、高附加值产业中得到了应用，已成为高分子材料的重要发展方向之一。智能高分子凝胶的定义凝胶态是介于液体和固体之间的物质形态。高分子凝胶是由具有三维交联网络结构的聚合物与低分子介质共同组成的多元体系，其大分子主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，对溶剂组分、温度、PH值、光、电场、磁场等的变化能产生可逆的、不连续(或连续)的体积变化，所以可以通过控制高分子凝胶网络的微

3、观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能，因而称之为智能高分子凝胶。智能高分子凝胶的分类按照不同的分类方式可以将智能高分子凝胶分成不同的种类[2]。根据高分子凝胶网络里所含的溶剂的种类可以分为智能高分子水凝胶和智能高分子有机凝胶。根据高分子凝胶所受的刺激信号的不同将其分为温度敏感性高分子凝胶、pH敏感性高分子凝胶、电场敏感性高分子凝胶、磁场敏感性高分子凝胶、压敏性高分子凝胶以及光敏感性高分子凝胶等。以上所述的智能高分子凝胶其环境响应因素只有一个，故称单一响应性智能

4、高分子凝胶。随着智能高分子凝胶研究工作的深入，具有双(多)重响应功能的“杂交型”高分子凝胶已成为这一前沿领域的重要发展方向，双(多)重响应智能高分子凝胶根据响应环境因素的不同及多少可分为温度-pH值敏感型凝胶，热-光敏感型凝胶，磁性-热敏型凝胶，pH-离子刺激响应型凝胶，pH-光敏感型凝胶等。智能高分子凝胶的制备高分子凝胶的三维网络一般通过物理交联或化学交联方法形成，不同类型的智能高分子凝胶其制备方法有所不同。1.化学制备化学交联是高分子凝胶单体本身或通过交联反应形成共价键交联点的过程，采用化学合成的方法制

5、备高分子凝胶是目前主要的凝胶制备方法。根据高分子凝胶交联网络形成的顺序不同，通常分为聚合时交联和聚合后再交联两种方法。a)聚合时交联①热聚合和引发剂引发聚合，采用溶液自由基共聚合法是制备凝胶最常用的方法。常用的引发方式有热引发和引发剂引发；常用的单体有丙烯酸或甲基丙烯酸及它们的酯类、丙烯酰胺、苯乙烯、醋酸乙烯等；常用的交联剂有亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯等。随单体和交联剂组合不同，所得凝胶的组成和性质有很大差异。②光敏聚合和辐照聚合，使用与乙烯基单体和交联剂(二乙烯基化合物)的吸收波长

6、(180nm～220nm)相当的光进行照射，产生单体自由基，引发交联聚合反应。若加过氧化物，偶氮化合物等光敏剂时，则用与这些光敏剂的吸收波长(300nm～360nm)相当的光照射，让光敏剂分解产生自由基引发智能高分子凝胶的研究进展_文库下载http://www.wenkuxiazai.com/doc/64ee2137b90d6c85ed3ac603-2.html单体和交联剂进行交联聚合反应，此法称光敏聚合。也可用比可见光或紫外光能量更大的γ射线、电子束等放射线辐射来引发乙烯基单体和二乙烯基化合物的交联共聚反

7、应。③等离子体引发聚合和电解聚合，在通过辉光放电而引起的低温等离子体中，由电离产生的电子、离子、自由基、激发分子、光子等反应活性中心有着极宽的能量分布。特别是等离子电子具有极高的能量，能用于引发乙烯基单体聚合。亦可用电解法使乙烯基单体聚合，电解乙烯基单体，使其直接变成自由基、阴离子或者阳离子，也有添加盐类活化的做法，乙烯基单体或添加盐的氧化还原电位是一种指标，由于电解只与聚合的引发反应有关，因此通过加双乙烯基化合物等交联剂同样可以制备凝胶。b)聚合后再交联①化学反应法，无论合成高分子还是生物、天然高分子，当

8、它们的侧链或者末端带有羟基、氨基、羧基等活性官能团时，就能通过与具有醛基、羧酸基、羟基、N－羟甲基、环氧基等多官能团分子进行交联反应，故可利用此方法先聚合产生高分子链，再交联形成凝胶。②辐照交联，通过放射线辐照链状高分子，形成交联结构制备凝胶。通常有两种方法，一是先辐照固态的高分子链使相互交联后，再加适当溶剂使其溶胀成凝胶；二是直接辐照聚合物溶液，使聚合物交联而成凝胶。③等离子交联，利用等离子体使高分子交联，即利